DE4028551C2

DE4028551C2 -

Info

Publication number: DE4028551C2
Application number: DE4028551A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Matsudo Chiba Jp Sata
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-09-08
Publication date: 1992-07-23
Also published as: JPH0345075U; GB9019768D0; JPH069579Y2; DE4028551A1; GB2236189B; GB2236189A; US5079468A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kleinmotor mit einem Drehzahlerfassungsgenerator und mit einer Funkentstöreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des A.1, wie er durch die GB-Anm. 20 13 417 bekannt ist.

Nach einem firmeninternen Stand der Technik ist bereits ein Kleinmotor bekannt, in den ein Drehzahlerfassungsgenerator, der auch als Frequenz generator bezeichnet wird, eingebaut ist. Ein solcher Kleinmotor mit einem Drehzahlerfassungsgenerator ent hält, wie Fig. 1 zeigt, einen Rotor (nachfolgend als FG-Rotor bezeichnet) mit einer Vielzahl von Magnet polzähnen, einen Stator (nachfolgend als FG-Stator bezeichnet) mit einer Vielzahl von Magnetpolzähnen, die so angeordnet sind, daß sie den Magnetpolzähnen des FG-Rotors gegenüberliegen, einen Permanentmagneten (nachfolgend als FG-Magnet bezeichnet) zur Bildung eines Magnetfeldes zwischen den Magnetpolzähnen des FG-Rotors und des FG-Stators, und eine Frequenzerfas sungsspule (nachfolgend als FG-Spule bezeichnet), die eine induzierte Spannung erzeugt, die der Drehzahl des Rotors proportional ist, entsprechend den Änderungen in dem Magnetfeld, wobei dies allgemein bekannt ist. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch den wesentlichen Teil eines solchen Kleinmotors mit einem Dreh zahlerfassungsgenerator, während Fig. 2 eine teilweise weggeschnittene, perspektivische Ansicht ist, die der Erläuterung des Drehzahlerfassungsgenerators gemäß Fig. 1 dient.

In Fig. 1 wird elektrischer Strom einer Rotorspule 7-2, die auf einen Rotorkern 7-1 eines Rotors 7 auf gewickelt ist, über Bürsten 2 zugeführt, die von einem nicht dargestellten Bürstenhalter aus Kunststoff ge halten sind, der an einer Endplatte 1 angebracht ist, sowie über einen Kommutator 6, der fest mit einer Motor welle 5 verbunden ist, die von Lagern 3 und 4 gehalten ist. Durch Zufuhr des elektrischen Stromes zu der Rotor spule 7-2 wird bewirkt, daß der Rotor 7 in dem Feld rotiert, das von einem Feldmagneten 9 gebildet ist, der fest an der inneren Umfangsfläche eines Motorgehäuses 8 angebracht ist. Das Bezugszeichen 10 in der Abbildung bezeichnet einen Platten-Drehwiderstand bzw. -Varistor, der eine Ringform hat, um Funken zu löschen, die von den Bürsten 2 erzeugt werden können.

Außerdem ist durch Verlängerung der Motorwelle 5 in Richtung des Lagers 4 ein Raum für einen Drehzahler fassungsgenerator 31 geschaffen, wobei die Länge des Motorgehäuses 8 in Richtung der Motorwelle ent sprechend der Verlängerung der Motorwelle 5 erhöht ist. Der Drehzahlerfassungsgenerator 31 ist in dem so vergrößerten Raum untergebracht. Der Drehzahlerfassungs generator 31 besteht aus einem FG-Rotor 31-1 und einem FG-Stator 31-2. Wie Fig. 2 zeigt, ist der FG-Rotor 31-1 auf solche Weise ausgebildet, daß mehrere Magnete an seinem Außenumfang angeordnet sind. Der FG-Stator 31-2 besteht aus einem zahnkammförmigen Kern 31-21, der so angeordnet ist, daß er der äußeren Um fangsfläche des FG-Rotors 31-1 gegenüberliegt, wobei eine FG-Spule 31-22 auf den zahnkammförmigen Kern 31-21 aufgewickelt ist.

Wenn bei dieser Konstruktion der Motor angetrieben wird und damit auch der FG-Rotor 31-1 rotiert, wird die Polarität der Magnetpole an dem FG-Rotor 31-1, der den Kammzähnen des FG-Stators 31-2 gegenüberliegt, wiederholt umgekehrt. Dies hat zur Folge, daß die Richtung des Magnetflusses durch die FG-Spule 31-22 geändert wird, entsprechend der jeweiligen Umkehr der Polarität des FG-Rotors 31-1, wodurch in dem FG-Rotor 31-22 eine Spannung induziert wird. Da die in duzierte Spannung eine Frequenz hat, die der Umdrehung bzw. Drehzahl des FG-Rotors 31-1 proportional ist, kann die Motordrehzahl erfaßt werden, indem die Frequenz der induzierten Spannung in der FG-Spule 31-22 gemessen wird.

Der in Fig. 1 dargestellte und vorstehend beschriebene Kleinmotor sieht eine solche Konstruktion vor, bei der ein Raum zur Unterbringung des Drehzahlerfas sungsgenerators 31 geschaffen ist, indem die Motorwelle 5 verlängert und die Länge des Motorgehäuses in Rich tung der Motorwelle entsprechend der Verlängerung der Motorwelle 5 vergrößert ist. D.h., es ist ein Raum in dem Motor erforderlich, der nur zur Unterbringung des Drehzahlerfassungsgenerators 31 genutzt wird. Dies bringt das unerwünschte Problem mit sich, daß die Größe des Motors in Richtung der Motorwelle erhöht werden muß. Zur Lösung des vorstehenden Problems ist bei dem firmeninternen St. d.T. ein Kleinmotor mit einem Frequenzgenerator vorhanden, der in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Fig. 3 ist die Darstellung eines Kleinmotors mit einem entsprechenden Frequenzgenerator. Fig. 4 zeigt den Zustand, in dem die FG-Spule gemäß Fig. 3 eingebaut ist. Gleiche Bau teile sind mit den Bezugszeichen gemäß Fig. 1 be zeichnet. Das Bezugszeichen 11 in der Figur bezeichnet einen FG-Rotor, der aus einer ringförmigen, magnetisch weichen Platte mit nicht dargestellter Verzahnung an dem äußeren Umfang besteht, 12 ist ein FG-Stator, 13 und 14 sind Ausgangsanschlüsse für ein Frequenzerfassungssignal, 15 ist ein Bürstenhalter zum Halten der Bürsten 2, der fest an der Endplatte 1 zwischen dem FG-Magneten 12-2 und dem Motorgehäuse 8 angebracht ist, während die anderen Bezugszeichen denjenigen in Fig. 1 entsprechen.

In den Fig. 3 und 4 ist gezeigt, daß der FG-Rotor 11 fest an dem Scheibenvaristor 10 angebracht ist und zu sammen mit dem Rotor 7 rotiert. Der FG-Stator 12 besteht aus einer ringförmigen, weichmagnetischen Platte und ent hält einen innenverzahnten Kern 12-1, dessen Ver zahnungen bzw. Zähne (nicht dargestellt) denselben Umfangsabstand haben wie die Zähne an dem FG-Rotor 11, zwei FG-Magnete 12-2, die fest an der Innenfläche der Endplatte 1 angebracht sind, und eine FG-Spule 12-3, die über die innere Umfangsfläche des Motorgehäuses 8 und den FG-Magneten 12-2 gewickelt ist. Der innen verzahnte Kern 12-1 ist unter Verwendung eines Kleb stoffs fest an dem Motorgehäuse 8 auf eine Weise be festigt, daß er in engem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Motorgehäuses 8 steht.

In den Fig. 3 und 4 ist dargestellt, daß oberhalb und unter halb der Bürsten 2 und des Kommutators 6 ein unge nutzter Raum verbleibt. Damit ist vermieden, daß die Motorabmessungen vergrößert werden müssen, wenn der Frequenzgenerator in diesem Raum angeordnet wird, womit die Außenabmessungen des Kleinmotors mit einem Fre quenzgenerator dieselben werden wie bei einem Klein motor ohne Frequenzgenerator. In den Fig. 3 und 4 ist der Magnetkreis in dem Frequenzgenerator, der den FG-Rotor 11 und den FG-Stator 12 umfaßt, durch eine Bahn gebildet, die aus dem FG-Magneten 12-2 →FG-Rotor 11→ innenverzahntem Kern 12-1→ Motorgehäuse 8 →End platte 1→ FG-Magneten 12-2 besteht. D.h., wenn der FG-Rotor 11 infolge der Motordrehung rotiert, ändern sich die Magnetflüsse entsprechend der Änderung des magnetischen Widerstandes in dem Spalt zwischen dem FG-Rotor 11 und dem innenverzahnten Kern 12-1 des FG-Stators 12. Dies wiederum erzeugt eine induzierte Spannung mit einer Frequenz, die der Änderung der Magnetflusses in der FG-Spule 12-3 entspricht. Da die Frequenz der induzierten Spannung proportional der Drehzahl des FG-Rotors 11 ist, kann die Motor drehzahl erfaßt werden, indem die Frequenz der indu zierten Spannung in der FG-Spule 12-3 gemessen wird.

Entsprechend den Fig. 3 und 4 kreuzt die FG-Spule 12-3 nicht nur den Magnetfluß des FG-Magneten 12-2, sondern auch den Magnetfluß des Feldmagneten 9 des Kleinmotors. D.h., die FG-Spule bzw. Wicklung 12-3 kreuzt den Magnetfluß des Feldmagneten 9 über einen Weg bzw. eine Bahn, die von dem Feldmagneten 9, dem Rotor 7, dem FG-Rotor 11, den FG-Magneten 12-2, der Endplatte 1, dem Motorgehäuse 8 und den Feldmagneten 9 gebildet ist. Dies führt zu einer nachteiligen Aus wirkung der Änderungen in dem Magnetfluß des Feldmag neten 9 auf den FG-Signaloutput, der in der FG-Spule 12-3 erzeugt wird. Wie aus den Fig. 5 und 6 zu er sehen ist, die die FG-Signalausgangswellenform (Pfeil a) zeigen, die in der FG-Spule 12-3 erzeugt wird, wird eine Störung (Pfeil b) der FG-Signalausgangswellenform der FG-Spule 12-3 überlagert. Fig. 6 ist ein Wellen formdiagramm, in dem die Zeitachse zwischen t₁ und t₂ in Fig. 5 vergrößert ist; Pfeil c in der Figur zeigt die Störungswellenform an. Ein ähnliches Problem be steht bei dem Motor gemäß Fig. 1.

Um dieses Problem zu lösen, ist eine Ein richtung zum magnetischen Abschirmen des Frequenz generatorteils zur Trennung vom Motorabschnitt in Be tracht gezogen. Dies ist jedoch nicht praktikabel, da diese Anordnung es schwierig macht, die Größe der ge samten Einheit zu verringern, was zu erhöhten Kosten führt.

Wie Fig. 7 zeigt, ist eine Anordnung zur Vermeidung der in der FG-Spule 12-3 erzeugten Störung bzw. des Ge räuschs in Betracht gezogen, indem eine Entstörungs spule C in Serie und in umgekehrtem Wicklungssinn mit der FG-Spule 12-3 verbunden ist. Auf diese Weise kreuzt die Entstörungsspule C nur den Magnetfluß des Feldmag neten 9, der die FG-Spule 12-3 kreuzt. Es kann jedoch gesagt werden, daß eine solche Anordnung tatsächlich nicht verwendet wird.

Aus der GB-Anm. 20 13 417 ist ein Kleinmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt, der bereits mit einer Entstörungseinrichtung versehen ist. Diese Entstörungseinrichtung ist durch Kondensatoren gebildet, die mit dem Kommutator zusammengebaut sind. Auf diese Weise läßt ich keine ausreichende Entstörung der Frequenzerfassungsspule erzielen.

Aus der DE-PS 6 65 529 ist eine Anordnung von Hochfrequenzdrosseln und Kondensatoren zur Störbefreiung bei elektrischen Kleinmaschinen bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kleinmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß dieser ein Frequenzerfassungssignal höherer Qualität von einer Frequenzerfassungsspule bei gleichzeitig zufriedenstellender Entstörung erhalten kann. Außerdem soll der Kleinmotor mit dem Drehzahlerfassungsgenerator eine geringe Größe haben und mit geringen Herstellungskosten verbunden sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Anspruch 2 dargestellt.

Weitere Einzelheiten der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den wesentlichen Teil eines intern bekannten Drehzahlerfassungs generators;

Fig. 2 eine teilweise weggeschnittene perspek tivische Ansicht zur Erläuterung des Auf baus des Drehzahlerfassungsgenerators gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen wesentlichen Teil einer verbesserten Version des internen Standes der Technik;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des Einbaus der Frequenzerfassungsspule gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ein typisches Beispiel einer Erfassungs signal-Ausgangswellenform des internen Standes der Technik;

Fig. 6 eine Ausgangswellenform, bei der die Zeit achse zwischen t₁ und t₂ in Fig. 5 ver größert ist;

Fig. 7 eine Einrichtung zur Vermeidung der Störung, die in dem Frequenzerfassungssignal erzeugt werden kann;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch den wesentlichen Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 9 ein elektrisches Schaltbild zur Erläuterung der Verbindung zwischen der Frequenzer fassungsspule und der Entstörungsspule in Fig. 8.

In den Fig. 8 und 9 bezeichnen das Bezugszeichen 12-4 eine Entstörungsspule, während die anderen Bezugs zeichen denjenigen der Fig. 3 und 4 entsprechen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 basiert auf internen Stand der Technik wie er in den Fig. 3 und 4 abgebildet ist.

Daher ähnelt die vorliegende Erfindung dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten internen Stand der Technik mit der Ausnahme, daß eine Entstörungsspule 12-4 in einem über lappten Zustand mit der Frequenzer fassungsspule (FG-Spule) 12-3 angeordnet ist. Wie weiter unten mit Bezug auf Fig. 9 beschrieben wird, sind die FG-Spule 12-3 und die Entstörungsspule 12-4 mitein ander in einem umgekehrten Wicklungssinn verbunden, und die Entstörungsspule 12-4 ist parallel mit der FG-Spule 12-3 über einen Kondensator 12-5 verbunden, der in Serie mit der Entstörungsspule 12-4 verbunden ist. Nachfolgend wird die Verbindung zwischen der FG-Spule 12-3 und der Entstörungsspule 12-4 mit Bezug auf Fig. 9 be schrieben.

Gemäß Fig. 9 ist ein Kondensator in Serie bzw. Reihe mit der Entstörungsspule 12-4 verbunden. Der Konden sator 12-5 wird verwendet, um nur Frequenzen eines höheren Bereichs entsprechend der Frequenz der Störung b zu übertragen, die oben mit Bezug auf die Fig. 5 und 6 beschrieben ist. Somit wird die Kapazität des Kondensators 12-5 folgendermaßen festgesetzt, daß

′′| Z_L | << | Z_C |′′

in dem Störfrequenzbereich und

′′| Z_L | « | Z_C |′′

in dem FG-Signalfrequenzbereich ist,

wobei die Impedanz der Entstörungsspule 12-4 Z_L und die Impedanz des Kondensators 12-5 Z_C ist. Dies hat zur Folge, daß der Kondensator 12-5 das FG-Signal, das in der Entstörungsspule 12-4 erzeugt wird, abschneidet und nur die Störung c (Fig. 6) passieren läßt, wobei die Störung c, die in der Entstörungsspule 12-4 erzeugt wird, durch die Störung c annulliert wird, die in der FG-Spule 12-3 erzeugt wird, wodurch nur das in der FG-Spule 12-3 erzeugte FG-Signal zu den FG-Sig nalausgangsanschlüssen 13 und 14 abgegeben wird. Damit wird ein FG-Signal hoher Qualität ohne Störung erhalten.

Wie oben beschrieben, ermöglicht es die vorliegende Erfindung, ein FG-Signal ohne Hilfe einer Einrichtung zu erhalten, die den Drehzahlerfassungsgeneratorteil magnetisch abschirmt und von dem Motorabschnitt trennt, wodurch die Größe des Kleinmotors und dessen Her stellungskosten verringert werden können.

Claims

1. Kleinmotor mit einem Drehzahlerfassungsgenerator, wobei der Kleinmotor einen Stator, der mit einem Permanentmag neten zur Ausbildung eines Feldes versehen ist, und einen Rotor aufweist, dessen Rotorwicklung auf einen Rotorkern gewickelt ist, wobei der Rotorwicklung über einen Kommuta tor elektrischer Strom zugeführt wird, der in Gleitkontakt mit stromzuführenden Bürsten steht, die von einem Bürsten halter gehalten sind, der an einer Endplatte befestigt ist, wobei ferner der Drehzahlerfassungsgenerator einen an dem ersten Rotor befestigten Rotor aus einem weichmagnetischen Material aufweist, an dessen Außenumfang sich eine Vielzahl von Magnetpolzähnen befinden, sowie einen Stator, der in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche eines Motorgehäuses steht und an dessen Innenrand ebenfalls eine Vielzahl von Magnetpolzähne auf solche Weise ange ordnet ist, daß diese den Magnetpolzähnen des Rotors gegen überliegen, wobei ferner ein Permanentmagnet ein Magnet feld zwischen den Magnetpolzähnen des Rotors und des Stators ausbildet und eine Frequenzerfassungsspule Än derungen in dem Magnetfeld zwischen den Magnetpolzähnen des Rotors und Stators aufnimmt und eine induzierte Spannung erzeugt, die der Motordrehzahl proportional ist, und wobei eine Entstörungseinrichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entstörungseinrichtung eine Entstörungsspule (12-4) ist, die in einem überlapten Zustand mit der Frequenzerfassungsspule (12-3) gewickelt ist, daß die Frequenzerfassungsspule (12-3) und die Entstörungsspule (12-4) in einem umgekehrten Wicklungssinn verbunden sind, und daß die Entstörungsspule (12-4) über einen in Reihe parallel zu der Fre quenzerfassungsspule (12-3) dazu liegenden Hochpaßfilter (12-5) geschaltet ist.

2. Kleinmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochpaßfilter (12-5) derart ausgebildet ist, daß ′′| Z_L | << | Z_C |′′in dem Störfrequenzbereich und′′| Z_L | « | Z_C |′′in einem Frequenzerfassungssignal-Frequenzbereich ist, wobei
Z_L die Impedanz der Entstörungsspule und
Z_C die Impedanz des Hochpaßfilters ist.